, (3)
где
— оператор рождения
р -кварка (уничтожения
-кварка),
n — оператор уничтожения
n -кварка (рождения
- кварка), l
— оператор уничтожения l-кварка (рождения
-кварка), J
— т. н. угол Кабиббо, который, как показал опыт, равен примерно 15°. То, что sinJ < cosJ, отражает тот факт, что распады с изменением странности частиц подавлены (идут с меньшей вероятностью) по сравнению с распадами, в которых странность сохраняется. Например, распад L ® р + е
- +
подавлен по сравнению с распадом нейтрона n ® p + е
- +
. Это утверждение не следует понимать, однако, слишком буквально, т. к. вероятность распада определяется не только силой взаимодействия соответствующих токов, но и величиной энергии, выделяющейся в распаде, а именно пропорциональна пятой степени этой энергии. А энерговыделение в распаде нейтрона на два порядка меньше, чем в распаде L-гиперона. Т. о., малость sinJ означает лишь, что L-гиперон хотя и распадается на 10 порядков быстрее нейтрона, однако примерно в 20 раз медленней, чем распадался бы нейтрон, если бы он имел массу L-гиперона.l
Если обозначить через jw суммарный слабый ток:
, (4)
то энергия (более точно — лагранжиан L ) С. в. приобретает вид:
; (5)
здесь G — константа С. в., индекс + означает сопряжённый ток:
. (6)
Каждое из слагаемых в токах jw и
представляет собой сумму вектора и аксиального вектора, например
. Такое выражение для С. в. описывает все известные слабые процессы, кроме т. н. нейтральных токов (см. ниже). Эти процессы можно расклассифицировать по тому, произведение каких слагаемых в токах
jw и
за них ответственно. В клетках таблицы перенумерованы соответствующие процессы.
Таблица слабых процессов
Клетки таблицы, симметричные относительно диагонали, содержат прямые и соответствующие обратные процессы.
1. Произведение токов
описывает упругое рассеяние n
e + e ® n
e + е; на опыте это рассеяние пока не обнаружено, но точность экспериментов несколько хуже необходимой для измерения предсказываемой теорией величины.
2. Произведение токов
ответственно за распады m
+ ® e
+ + n
e +
и m
- ® e
- +
+
, которые хорошо изучены и прекрасно описываются теорией.
3. Произведение токов
ответственно за b-распады ядер и распады типа p
+ ® e
+ + n
e и
. Вероятность последнего распада на основе аналогии между слабым векторным током и электромагнитным током (на основе гипотезы сохраняющегося векторного тока) была предсказана Я. Б.
Зельдовичем и С. С. Герштейном ещё в 1955; последующие эксперименты подтвердили это предсказание. Это же взаимодействие приводит к нейтринной реакции
+ р ® е
+ + n, обнаруженной в 1956 Ф. Райнесом и К. Коуэном (США) в пучке антинейтрино от ядерного реактора.
4. Произведение токов
ответственно за b-распады странных частиц, в которых меняется странность, например L ® р + е
- +
, å
- ® n + e
- +
, К
+ ® е
+ + n
e , К
+ ® е
+ + n
e + p
и т. д. В этих распадах имеют место следующие правила отбора, вытекающие из вида слабого тока и подтвержденные на опыте: 1)DS = ± 1, где DS — изменение странности адронов, участвующих в распаде (DS = S
1 — S
2 ,
S1 — странность распадающегося адрона, S
2 — странность адронов, появившихся в результате распада); 2) DS = DQ, где DQ — изменение электрического заряда адронов; 3) D
T=1 /
2 , где D
T —
изотопический спин странного адронного тока.
5. Произведение токов
приводит к процессу n
m ® m
+ + m
- +
n
m , который должен происходить при взаимодействии нейтрино высокой энергии с кулоновским полем ядра. Теоретически предсказанная величина сечения процесса меньше предела, достигнутого при экспериментальных поисках этого процесса.
6. Произведение токов
ответственно за процессы захвата мюонов атомными ядрами, в основе которых лежит реакция m
- + р ® n + n
m . Этот захват детально изучен для большого числа различных ядер. Кроме того, это же произведение ответственно за основной канал распада заряженных p-мезонов: p
+ ® m
+ + n
m , p
- ® m
- +
, а также за основную часть нейтринных реакций при высоких энергиях, которые наблюдаются в пучках нейтрино, образованных при распадах p
- и К-мезонов, рождающихся при бомбардировке ядер энергичными протонами от ускорителей. Такие нейтринные пучки имеются в ряде лабораторий. При столкновении энергичного нейтрино с нуклоном могут происходичь как квазиупругие процессы: n
m + n ® m
- + р или
+ р ® m
+ + n, так и неупругие: n
m (
) + нуклон ® m
- (m
+ ) + нуклон + мезоны. В обычных пучках нейтрино высоких энергий доля электронных нейтрино мала, т. к. p-мезоны в основном распадаются с испусканием m и n
m .
